DE3123911A1

DE3123911A1 - "verbessertes digitales zeitsteuersystem fuer zuendvorverstellung"

Info

Publication number: DE3123911A1
Application number: DE19813123911
Authority: DE
Inventors: Anthony Drea 08525 Hopewell N.J. Robbi; Joseph Owen 08534 Pennington N.J. Sinniger
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1980-06-20
Filing date: 1981-06-16
Publication date: 1982-04-08
Also published as: FR2485101B1; GB2078409A; IT1137483B; GB2078409B; FR2485101A1; IT8121939A0

Description

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US-Ser.Nos. 161 454, 181 941

AT: 20. Ouni 1980 RCA 75653/Sch/Ro.

27. August 1980

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Verbessertes digitales Zeitsteuersystem für ZUndvorversteilung.

Die Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung eines Ausgangsimpulses zu einem Zeitpunkt, der von der Zeitdauer zwischen zwei Eingangsimpulsen abhängt. Die Erfindung ist besonders nützlich in einem digitalen Zeitsteuersystem, welches die Zündvorverstellung entsprechend der Drehzahl eines Verbrennungsmotors (Innen-Brennkraftmaschine) bestimmt.

Das zeitliche Auftreten des elektrischen Funkens in der Zündkerze eines Verbrennungsmotors wird bezüglich des Zeitpunktes, wo sich der Kolben in seinem oberen Totpunkt befindet, entsprechend der Motordrehzahl verändert. Mit zunehmender Motordrehzahl wird der Zündzeitpunkt weiter vorverlegt. Früher hat man die Vorverlegung des Zündzeitpunktes mit der Motordrehzahl mechanisch im Verteiler mit Hilfe einer Zentrifugal einrichtung, die mit Federn und Nocken arbeitet, vorgenommen. Kürzlich bestimmt man die Vorverlegung des Zündzeitpunktes mit der Motordrehzahl auf elektronischem Wege unter Verwendung einer Einrichtung, welche die Motordrehzahl abfühl ty und eines kleinen Computers, welcher die richtige Zündvorverstellung bei der abgefühlten Motordrehzahl berechnet. Wenn man auch nach der Technik der Großflächenintegration (LSI-Technik) preiswert kleine Computer herstellen kann, so besteht doch aus Wettbewerbsgründen ein großes Interesse daran, Komponenten für den Kraftfahrzeugbau so billig wie möglich zu machen. Es besteht daher ein Bedürfnis nach einem elektronischen

digitalen Spezi al-Zeitgebersystem, das sich für die Zündvorverstellung eignet und billiger in großen Mengen herstellbar ist als ein System, welches einen Allzweck-Computer enthält.

Die hier zu beschreibende Erfindung wird benutzt zur Erzeugung eines Ausgangsimpulses (wie er unmittelbar zur Zündung einer Motorzündkerze verwendet werden kann) zu einem Zeitpunkt, der von einer Zeitdauer abhängt, die zwischen zwei Eingangsimpulsen abhängt (von denen jeder das Auftreten des oberen Totpunktes eines entsprechenden Motorzylinders markieren kann). Gemäß der Erfindung zählt ein Zähler die Anzahl von Taktimpulsen einer Taktimpulsquelle, und dieses Zählen erfolgt während der Zeitdauer zwischen den beiden Eingangsimpulsen; eine Additions/Akkumulatoreinheit addiert wiederholtermaßen eine hinzuzufügende Größe (Additionsgröße), welche der Additions/Akkumulatoreinheit von einer Additionsgrößenquelle zugeführt wird; ferner ist eine Vergleichsschaltung vorgesehen, welcher der Zählwert vom Zähler und die Summe von der Additions/Akkumulatoreinheit zugeführt wird und welche einen Ausgangsimpuls erzeugt, wenn die Summe in der Additions/Akkumulatoreinheit gleich der gezählten Anzahl von Taktimpulsen ist.

Wie aus der nachfolgenden Beschreibung noch hervorgeht, ist die Erfindung dort besonders nützlich, wo bei einem Zündsteuersystem eine Additionsgröße von einer oder mehreren Tabellen solcher Größen geliefert wird, die in entsprechenden Speicherplätzen eines ROM-Speichers abgespeichert sind und wo solch ein Speicherplatz beim Betrieb der Maschine zugänglich ist, um die gewünschte Größe zur Verfügung zu stellen.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines als Beispiel angeführten Zeitsteuersystems gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Beispiel zur Veranschaulichung einer gewünschten ZUndvorverstellung in Kurbelwellengraden für verschiedene Werte der Motordrehzahl (gemessen in Umdrehungen pro Minute);

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Betriebsweise der Anordnung nach Fig. 1 im Sinne der gewünschten ZUndzeitpunktsvorverstellung gemäß der Darstellung nach Fig. 2; und

Fig. 4 eine Wertetabelle entsprechend dem in den Darstellungen der Fig. 2 und 3 veranschaulichten Beispiel.

Bei der Beschreibung der Fig. 1 sei aus Erläuterungsgründen angenommen, daß die Maschine mit konstanter Drehzahl umläuft. Der Verteiler 15 liefert auf der Leitung 16 eine Folge von Bezugsimpulsen, welche bestimmte Zeitpunkte markieren (beispielsweise die zeitliche Lage des oberen Totpunktes der einzelnen Motorzylinder). Im vorliegenden Beispiel markiert das Auftreten des ersten von jeweils zwei beobachteten Impulsen eine Kurbelwellenbewegung zum oberen Totpunkt eines ersten der Motorzylinder, und der zweite auftretende Impuls markiert eine Kurbelwellenbewegung zum oberen Totpunkt des nächsten Zylinders entsprechend der Reihenfolge der Kurbelwellendrehung. Der Abstand dieser Impulse ist umgekehrt proportional zur Motordrehzahl. Daher werden die Impulse als Motordrehzahl impulse oder Eingangsimpulse bezeichnet.

In Fig. 1 hat der Taktgeber 10 einen Ausgang 12, welcher Impulse mit einer Frequenz von 1 MHz (eine Periode von 1ym) liefert und an den Signaleingang eines Periodenzählers 14 angeschlossen ist, welcher über eine Verzögerungseinrichtung D immer dann zurückgesetzt wird, wenn ein Motordrehzahl-Bezugsimpuls vom Zündverteiler 15 an den Eingangsanschluß 16 geliefert wird.

Der Zähler 14 zählt solange, bis er einen nächsten Eingangsimpuls am Eingang 16 erhält, und dann bereitet er ein UND-Tor 18 für die übertragung des Zählwertes im Zähler 14 zu einem Periodenregister 20 vor. Nach einer geringen Verzögerung infolge der Verzögerungseinheit D erzeugt der Eingangsimpuls ein Rücksetzsignal RÜCKSETZEN, welches den Zähler 14 zurücksetzt, so daß er die Zeitperiode bis zum nächsten folgenden Eingangsimpuls zählen kann, während der in der letzten Periode erreichte Zählwert im Periodenregister erhalten bleibt.

Die Motordrehzahl-Bezugsperiode zwischen Eingangs impulsen vom Verteiler hängt von der Motordrehzahl, gemessen im Umdrehung pro Minute, der Anzahl der Zylinder des Motors und vom Arbeitsverfahren, also Viertakt- oder Zweitakt-Verfahren, ab. Im Falle eines.Viertakt-Vierzylinder-Motors ist die Bezugsperiode P in μ5 gleich 30 Millionen geteilt durch die Motordrehzahl in UPM (Umdrehungen pro Minute). In der Tabelle der Fig. 4 sind die Perioden P bei sechs verschiedenen Drehzahlwerten angegeben. Die Anzahl der im Abstand von einer με liegenden Taktimpulse, die vom Zähler 14 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Perioden der Bezugsimpulse vom Eingangsanschluß 16 gezählt worden sind, stellt die Bezugsperiode in \is bei der momentanen Motordrehzahl dar.

Die Zahl im Periodenregister 20 wird kontinuierlich in der Periodenzähl-Vergleichsschaltung 22 mit der Zahl in der Additions/Akkumulatoreinheit verglichen. Die Zahl in der Einheit 24 wird erzeugt, indem die Zahl im Additionsgrößenregister 26 jedesmal dann mit der vorherigen Zahl in der Einheit 24 addiert wird, wenn eine der 16 \is voneinander entfernten Taktimpulse vom Taktgeber 10 über die Leitung 28 zur Aktivierung des UND-Tores zugeführt wird. Das Additionsgrößenregister 26 wird über die Leitung 32 von einem ROM-Speicher 36 zum gleichen Zeitpunkt geladen, wo ein Wiederholungsregister 38 über die Leitung 40 vom Speicher geladen wird. Die dem Additionsgrößenregister 26 zugeführte Zahl und die entsprechende, dem Wiederholungsregister 38 zugeführte Zahl kommen von einem Speicherplatz des Speichers 36,bei dem die Adresse in einem voreinstellbaren Speicheradressenzähler 42 enthalten ist. Für den Augenblick sei angenommen, daß die Register 26 und 38 Zahlen des geeigneten Wertes enthalten. Die Art und Weise, in welcher die Inhalte der entsprechenden Plätze im Speicher ausgelesen werden (in dem Verfahren der Plazierung dieser Zahlen in den Speichern 26 und 38) wird aus den folgenden Erläuterungen hervorgehen.

Die Anordnung nach Fig. 1 enthält eine Einrichtung für die sogenannte Jamübertragung neuer Adressen in den Speicheradressenzähler 42. Eine erste Adresse kann von einem Unterdruckgeber 57über einen Analog/Digital-Konverter 62 und einen Jam-Adressenmultiplexer 65 an den Speicheradressenzähler 42

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geliefert werden, wenn dieser durch einen Rücksetzimpuls aktiviert ist. Danach wird die Adresse im Zähler 42 durch ein Erhöhungssignal von der Wiederholungsvergleichsschaltung 44 erhöht. Aus noch zu erläuternden Gründen kann das Ansteuern numerisch aufeinanderfolgender Speicherplätze unterbrochen werden durch die Ansteuerung eines Speicherplatzes, der einen Sprungbefehl und eine neue Adresse irgenwo im Speicher enthält. Der Sprungbefehl wird erkannt durch einen Sprungdecoder 74, welcher ein Signal durch ein ODER-Tor 75 und eine Leitung 76 liefert, um den Zähler 42 zur Aufnahme einer neuen Sprungadresse über die Leitung 32, die Leitung 76, den Multiplexer 65 und die Leitung 43 zu aktivieren.

Die Zahl im Wiederholungsregister 38 wird kontinuierlich in einer WiederhoTungsvergleichsschaltung 44 verglichen mit dem Zählwert in einem Wiederholungszähler 46, welcher die mit 16ps Abstand auftretenden Taktimpulse auf der Leitung 28 vom Taktgeber 10 zählt. Wird Gleichheit festgestellt, dann erhöht die Wiederholungsvergleichsschaltung 44 den Zählwert im Speicheradressenzähler 42 und setzt den Wiederholungszähler 46 über den Weg 45 zurück und liefert ein Steuersignal über den Weg 47 an die Speicherzugangssteuereinheit 49, so daß der Speicher 36 neue Zahlen an das Additionsgrößenregister 26 und das Wiederholungsregister 38 liefert.

Wenn die Zahl in der Additions/Akkumulatoreinheit 24 gleich oder größer als die Zahl im Periodenregister 20 ist, dann liefert die Periodenzähl-Vergleichsschaltung 22 ein Ausgangssignal am Schaltungspunkt 48 über einen Multiplexer 85 an einen Zündimpulsgenerator 50 zur Bestimmung der Vorderflanke und Dauer eines Zündimpulses, der über den Weg 52 nicht dargestellten Zündkerzen zugeführt wird. Wenn aus irgendeinem Grund die Periodenzähl-Verglei einschaltung 22 kein Zündvorverschiebungssteuersignal am Ausgang liefert, dann bewirkt eine Zeitablaufsschaltung 80 über eine Leitung 83 die Lieferung eines Zündzeitpunktssignals ohne Vorverschiebung von der Bezugsimpulsquelle 15 über die Leitungen 16 und 97 und durch den Multiplexer zum Zündimpulsgenerator 50.

Fig. 2 gibt ein Beispiel der gewünschten Beträge der Zündvorverstellung in Kurbelwellengraden für Motordrehzahlen zwischen 1000 und 7000 UPM. Auf der Kurve A des Diagramms sind bestimmte Punkte durch eingekreiste Zahlen 0 bis 5 bezeichnet zur Identifizierung entsprechend bezeichneter Punkte der Darstellung gemäß Fig. 3 und der Tabelle nach Fig. 4. Die Drehzahlwerte an den angegebenen Punkten in Fig. 2 werden in entsprechende Werte des Bezugsintervalls oder der Zeitperiode in den Fig. 3 bzw. 4 übertragen. Die Zeitperiode P zwischen den Zündungen ist für eine Viertakt-Vierzylinder-Maschine gegeben durch P gleich 30 Millionen geteilt durch die Drehzahl in UPM, wobei P die Zeit in \is ist. Beispielsweise entspricht eine Motordrehzahl von 1000 UPM einer Zündbezugsperiode von 30000 ms, oder anders ausgedrückt der Zeit, die notwendig ist, um 30 000 Impulse eines 1 MHz-Taktes zu zählen.

Die Kurbelwellengrade der Zündvorverstellung in Fig. 2 können in den Zeitbereich übertragen werden nach der Formel A gleich Kurbelwellengrade geteilt durch 180 mal P, wobei A die Zündvorversteilung in ps ist. Die Werte der Zündvorverstellung in Graden und die entsprechenden Werte in μ5 sind in der Tabelle nach Fig. 4 angegeben.

In Fig. 3 sind fünf Drehzahlwerte - aus Fig. 2 - und die entsprechenden Werte der Bezugszeitperiode in Form eines Zählwertes von einen gegenseitigen Abstand von einer με aufweisenden Taktimpulsen markiert. Die Abszisse ist mit denselben fünf Zeitwerten in ms markiert. Es sei nun die Betriebsweise der Anordnung gemäß Fig. 1 mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben. Sie wird einleuchten, wenn man sich erinnert, daß am Ausgang 12 des Taktgebers 10 in Fig. 1 hochfrequente Impulse mit einer Periode von 1 \xs geliefert werden und am Ausgang 28 des Taktgebers 10 Impulse einer Bruchteilsfrequenz mit einer Periode von 16 ms geliefert werden. Der Zählwert im Periodenzähler 14 erhöht sich bei jeder ms, und das Ausgangssignal der Additions/Akkumulatoreinheit 24 erhöht sich alle 16 ms um den Betrag im Additionsgrößenregister 26. Wenn sich im Additionsgrößenregister die Zahl 16 befindet, dann erreicht die Additions/Akkumulatoreinheit die im Periodenregister 20 gespeicherte Zahl in derselben Anzahl von ms, welche der Periodenzähler brauchen würde, um die im Periodenregister verriegelte Zahl zu zählen. Ist die Zahl im

Additionsgrößenregister größer als 16, dann erreicht das Ausgangssignal der Additions/Akkumulatoreinheit den im Periodenregister verriegelten Zählwert innerhalb einer kürzeren Zeit. Diese kürzere Zeit wird dann zum Zeitpunkt des Zündfunkenbeginns im Motor gemacht, damit man die gewünschte Zündvorverschiebung für die betreffende Betriebsdrehzahl des Motors erhält.

Als nächstes soll die Betriebsweise der Grundschaltung für den durch den Punkt 4 in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellten Zustand beschrieben werden. In diesem Falle wird der Motor mit einer Drehzahl von 4 882 UPM betrieben, und die Motordrehzahl-Bezugsperiode zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen am Schaltungspunkt 16 vom Verteiler beträgt 6 145 ms. Während dieser Bezugszeitperiode zählt der Zähler 14 bis 6 145, und dieser Zählwert wird in das Motor-Periodenregister 20 übertragen und dort gespeichert. Aus Fig. 2 ist erinnerlich, daß eine Zündvorverschiebung um 40° bei der Drehzahl von 4 882 UPM des Motors vorhanden sein sollte. Aus Fig. 4 ist erinnerlich, daß eine Zündvorverschiebung um 40° 1 365 ps gleichzusetzen ist und daß der Zündfunken zu einem Zeitpunkt von 1 365 \is vor einem Motorperioden-Bezugsimpuls oder 4 780 \is nach einem Motorperioden-BezugsimpuTs auftreten sollte. Die Motorperioden-Bezugsimpulse haben einen gegenseitigen Abstand von 4 780 + 1 365 = 6 145 \is. Dies ist in Fig. 3 durch die Zeit von 4 780 ms zum Punkt 4 und die Zeit von 1 365 ps zwischen den Punkten 4 und 4¹ und die Gesamtzeit zum Punkt 4¹ von 6 145 ms veranschaulicht.

Im Betrieb wird ein Zündsignal für den Zündfunken durch die Periodenzählvergleichsschaltung 22 erzeugt, wenn das Ausgangssignal der Additions/ Akkumulatoreinheit 24 gleich dem zuvor in das Periodenregister 20 übertragenen Zählwert ist, welcher die 6 145 MS-Periode zwischen Eingangsimpulsen bei einer Motordrehzahl von 4 882 UPM darstellt. Der Ausgangswert der Additions/ Akkumulatoreinheit 24 erreicht den Zählwert von 6 145 erst nach 4 780 ms wegen des Wertes der Additionsgröße, die von dem Additionsgrößenregister vom ROM-Speicher 36 geliefert wird, und wegen der Frequenz, mit welcher die Additions größe zur Summe im Akkumulator addiert wird. Bei dem beschriebenen

Beispiel wird die Zahl im Additionsgrößenregister 26 alle 16 \is - bestimmt durch das Ausgangssignal des Taktgebers 10 auf der Leitung 28 - zur Zahl im Akkumulator hinzuaddiert. Wenn die Zahl im Additionsgrößenregister größer als 16 ist, erreicht somit das Ausgangssignal in der Additions/Akkumulatoreinheit 24 den Zählwert im Periodenregister 20 in weniger als 6 145 us zwischen den Perioden-Bezugsimpulsen vom Verteiler. Wenn im vorliegenden Beispiel also die Zahl im Additionsgrößenregister 20,57 ist, dann erreicht das Ausgangssignal der Additions/Akkumulatoreinheit den Zählwert 6 145 nach einer Zeitdauer von 4 780 ms. Tritt diese Gleichheit auf, dann verursacht das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 22 einen Zündfunken zu einem Zeitpunkt, der eine Zündvorverschiebung von 1 365 ps ergibt, was gleich einer Zündvorverstellung um 40°-Kurbelwellendrehung ist.

Die Betriebsweise ist derart, daß während einer Dauer von 6 145 ps zwischen Eingangsperiodenimpulsen der Periodenzähler 14 bis 6 145 zählt und während der ersten 4 780 ys der folgenden Dauer zwischen Eingangsperiodenimpulsen der Ausgangswert der Additions/Akkumulatoreinheit 24 den Zählwert 6 145 erreicht, um die Zeitpunkte des Zündbeginns zu bestimmen. Dies kann angesehen werden als durch den Periodenzähler 14 erfolgendes Zählen von der Ordinate in Fig. 3 bis zu einem Zählwert von 6 145 am Punkt 4' in einer zeitlichen Periode von 6 145 \is und als Akkumulation, in der Additions/ Akkumulatoreinheit 24, von der Ordinate zu einer Summe von 6 145 am Punkt 4 nach 4 780 \is. Die Steigung der gestrichelten Linie von der Ordinate zum Punkt 4' beträgt 1, und die Steigung der ausgezogenen Linie von der Ordinate zum Punkt 4 ist 6 145 geteilt durch 4 780 oder 1,2856. Die Größe im Additionsgrößenregister 26 sollte 16 χ 1,2856 oder 20,57 sein_s und die Größe im Wiederholungsregister 38 für die Anzahl von Malen, um welche diese Größe 20,57 wiederholtermaßen in der Addierschaltung 24 addiert werden soll, wäre 6 145 geteilt durch 20,57 oder 299 mal.

Es ist jedoch erwünscht, die Größe der Additionsgroßen- und Wiederholungszahlen auf Basis-Zehn-Zahlen von 255 oder weniger zu begrenzen, welche durch acht Binärdigits dargestellt werden können. Dies läßt sich erreichen durch

Begrenzung der Additionsgroßen auf ganze Zahlen zwischen 0 und 255, wie etwa 20 und 21, und durch Begrenzung der Wiederholungsgroßen auf Zahlen unterhalb 256. Im Betriebsbeispiel kann bei einer Motordrehzahl von 4 882 UPM der ZähTwert 6 145 erreicht werden durch Addieren der Zahl 21 in der Additions/Akkumulatoreinheit während 57% der Zeit und Addition der Zahl 20 während 43% der Zeit. Das bedeutet, daß die Größe 21 in das Additionsgrößenregister 26 eingegeben wird und daß die Größe 170 in das Wiederholungsregister 38 eingegeben wird, so daß die Größe 21 170 mal zu sich selbst hinzuaddiert worden ist und ein Zählwert von 3 570 erreicht wird. Dann wird die Größe 20 in das Additionsgrößenregister 26 und die Größe 129 in das Wiederholungsregister eingegeben, so daß die Grö3e 20 129 mal zur Größe 3 570 hinzuaddiert worden ist und einen Gesamtwert von über 6 145 erreicht wird, wenn ein Zündfunke eingeleitet wird.

Der erste Speicherplatz im ROM-Speicher 36 enthält die Additionszahl größe 21 und die Wiederholungsgröße 170, und der Speicherplatz hat die erste Adresse, für welche hier angenommen werden soll, daß sie vom Speicheradressenzähler 42 geliefert worden ist. Wenn der Inhalt des ersten Speicherplatzes ausgelesen worden ist und sich in den Registern 26 und 38 befindet, dann wird die Größe 21 in der Additions/Akkumulatoreinheit 24 170 mais zu sich selbst addiert, und der Inhalt des Widerholungszählers 46 wird weitergerückt bzw. aufgefüllt, bis er gleich dem Inhalt 170 des Wiederholungsregisters 38 ist. Dann liefert die Wiederholungsvergleichsschaltung 44 ein Ausgangssignal, welches um eins größer als der Zählwert im Speicheradressenregister ist, stellt den Wiederholungszähler 46 zurück und steuert die Speicherzugangssteuerung 49 an. Dann besteht Zugang zum zweiten Speicherplatz im ROM-Speicher 36, und die darin befindliche Additionsgröße 20 wird in das Additionsgrößenregister 26 übertragen und die darin enthaltene Wiederholungsgröße 129 wird zum Wiederholungsregister 38 übertragen. Nun wird die Wiederholungsgröße 20 zur Summe 3 570 in der Additions/Akkumulatoreinheit hinzuaddiert und dann nochmals 128 mal addiert, bis der Wiederholungszähler 46 bis zur Zahl 129 zählt, welche gleich der Größe 129 im Wiederholungsregister 38 ist. Die Wiederholungsvergleichsschaltung 44

stellt die Gleichheit fest und stellt den Speicheradressenzähler weiter, damit Zugang zum nächsten oder dritten Speicherplatz im Speicher 36 geschaffen wird.

Nachdem jedoch die Additionsgröße 20 in der Additions/Akkumulatoreinheit zum 129ten Mal addiert worden ist, ist der Ausgangswert 48 der Additionsvergleichsschaltung gleich 6 150 und somit größer als die Größe 6 145 im Periodenregister 20. Die Periodenzähl-Vergleichsschaltung 22 erkennt dies und erzeugt ein Ausgangssignal am Schaltungspunkt 48, welches die Erzeugung eines Zündimpulses mit einer Zündvoreilung von 1 361 \is oder 39,9° zur Folge hat, wobei diese Voreilung dicht genug bei der exakten Zündvoreilung von 1 365 \is oder 40° liegt, die bei einer Motordrehzahl von 4 882 UPM gewünscht ist. Der nächste Eingangsimpuls am Anschluß 16 vom Verteiler überträgt zunächst den Zählwert 6 145 im Periodenzähler 14 zum Periodenregister 20 über das UND-Tor 18, dann wiederholt sich das beschriebene Verfahren des Zählens der 1 ps gegenseitigen Abstand aufweisenden Taktimpulse, bis der nächste Eingangsimpuls erhalten wird, und des Zählens und Akkumulierens von Additionszählwerten vom Speicher 36, bis eine von der Periodenzähl-Vergleichsschaltung 22 festgestellte Gleichheit den nächsten Zündfunken veranlaßt. Dieser Vorgang wiederholt sich fortlaufend genauso wie beschrieben und bewirkt eine Zündvoreilung von 1 365 με oder 40°, solange der Motor mit einer Drehzahl von 4 882 UPM umläuft.

Wenn die Maschine beispielsweise mit einer Drehzahl von 1 953 UPM umläuft, entsprechend den Punkten 3 in den Fig. 2, 3 und 4, dann beträgt die Zeit zwischen Eingangsimpulsen vom Verteiler 15 360 us, und der Periodenzähler zählt diese Zahl und speichert sie im Periodenregister 20 in der Zeit, bis der nächste Eingangsimpuls erhalten wird. Dies entspricht einer Verschiebung vom Ursprung in Fig. 3 bis zum umkreisten Punkt 3¹.

Während des Intervalls bis zum Auftreten des nächsten Eingangsimpulses wächst der Ausgangswert der Additions/Akkumulatoreinheit 24 genau in der beschriebenen Weise auf einen Zählwert von 4 780 (als Ergebnis davon, daß vom Speicherzählerzugang zu den ersten und zweiten Speicherplätzen im

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- 15 -

Register 38 geschaffen worden ist und demgemäß wiederholte Additionen der Additionsgrößenzähler in der Additions/Akkumulatoreinheit 24 erfolgt sind). Dieses Anwachsen der Zahl in der Additions/Akkumulatoreinheit entspricht einer Verschiebung vom eingekreisten Punkt 5 am Ursprung der Fig. zum eingekreisten Punkt 4. Weil (a) die Zahl in der Einheit 24 noch nicht gleich der Zahl im Periodenregister 20 ist, (b) noch kein weiteres Eingangssignal (und damit Rücksetzsignal) am Schaltungspunkt 16 aufgetrenten ist und (c) die Wiederholungsvergleichsschaltung 44 wiederum einen Impuls zur Weiterschaltung des Adressenregisters 42 erzeugt hat (wodurch weiterhin der Wiederholungszähler 46 zurückgesetzt wird und die Speicherzugangssteuereinheit 49 aktiviert wird), ist die Schaltung nach Fig. 1 bereit, die oben beschriebenen Vorgänge zu wiederholen, jedoch unter Benutzung einer Additionsgröße und einer Wiederholungsgröße, die vom dritten Speicherplatz im Speicher 38 entnommen sind. Die Betriebsweise setzt sich so fort unter Verwendung von Additionsgrößen und Wiederholungsgrößen vom dritten und den nachfolgenden Speicherplätzen im Speicher 36, bis der umkreiste Punkt 3 erreicht ist. Die Steigung der Linie vom Punkt 4 zum Punkt 3 beträgt 1,1348, wie Fig. 4 zeigt, und die Additionsgröße sollte sich mitteln zu 1,1348 mal 16 oder 18,16. Dies wird erreicht durch eine Additionsgröße von 19 während 16% der Zeit und eine Additionsgröße von 18 während 84% der Zeit. Die Zahl am Ausgang der Additions/Akkumulatoreinheit erreicht die Zahl 15 360 im Periodenregister 20 nach einem Zeitraum von 12 902 ps, welches der Zeitpunkt zum Beginn der Zündung bei einer Motordrehzahl von 1 953 UPM ist, und es ist eine Zündzeitpunkts-Vorverschiebung um 2 458 ps oder 28,8° erwünscht.

Beträgt die Motordrehzahl 1 395 UPM, dann durchläuft das System das beschriebene Zählen und Addieren für höhere Drehzahlen, 4 882 und 1 953 UPM, aus denselben Gründen, die oben in Verbindung mit dem Fall für 1 953 UPM angegeben worden sind, und die Betriebsweise der Additions/Akkumulatoreinheit 24 verläuft zu den umkreisten Punkten 2 und V in Fig. 3, jedoch nun unter Verwendung der Additionsgrößen und Wiederholungszahl (in den Registern 26 und 38), welche vom Speicherplatz 5 des Speichers 38 ausgelesen worden

sind. Bei 1 395 UPM bewirkt die Anordnung nach Fig. 1 den Beginn eines Zündfunkens nach 20 131 ps, welches einer ZUndvoreilung von 1 374 us oder 11,5°-Kurbelwellendrehung entspricht.

Beträgt die Motordrehzahl geringfügig weniger als 1 395 UPM, dann werden am Ausgang der Additions/Akkumulatoreinheit 24 Additionsgrößen vom Register 26 hinzuaddiert, so daß der ausgezogenen Kurve in Fig. 3 vom Ursprung durch die umkreisten Punkte 4, 3 nach 2 gefolgt wird, wobei der Ausgangszählwert 20 131 beträgt, wie bereits gesagt worden ist. Geht man dann vom umkreisten Punkt 2 auf den umkreisten Punkt 1 über» dann sollte der Ausgangszählwert bei 20 131 bleiben. Dies wird bewirkt durch Verwendung einer Additionsgröße (von einem Speicherplatz des Speichers 360), welche gleich 0 für 1 374 ps ist, dem notwendigen Zeitraum, um von 20 131 \xs auf 21 505 ps zu kommen. Der Inhalt des Additionsgrößenregisters wird alle 16 \is einmal gespeichert, so daß die Wiederholungszahl vom Speicher 36, die während dieses Zeitraums im Wiederholungsregister 38 gespeichert worden ist, etwa 86 betragen soll. Auf diese Weise wird der Beginn des Zündfunkens verzögert, bis die Zündvoreilung 0 ist.

Bei allen niedrigeren Drehzahlen, die höher als etwas unter 1 395 UPM liegen, bleibt die Zündvoreilung bei 0, weil eine Additions größe vom Speicher ver-" wendet wird, die gleich 16 ist. Bei allen niedrigeren Motordrehzahlen erreicht der Ausgangswert der Additions/Akkumulatoreinheit den Zählwert im Periodenregister 20 in derselben Zeitperiode, die vorher vom Periodenzähler 14 benötigt wurde, um dieselbe Zahl zu erreichen. Dies ist der in Fig. 3 durch die ausgezogene Linie dargestellte Zustand, deren Steigung zwischen den umkreisten Punkten 1 und 0 eins beträgt.

Bis hierher ist bei der Erläuterung angenommen worden, daß (a) zu Beginn jedes Betriebs des Systems nach Fig. 1, das mit der Erzeugung eines Ausgangsimpulses auf der Leitung 48 endet, (b) der anfänglich in den Adressenzähler 42 eingespeicherte Zählwert 0 war. Es sei daran erinnert, daß unter

diesen Bedingungen (a) die im ersten Speicherplatz des Speichers 38 gespeicherte Additionsgröße und Wiederholungszahl ursprünglich dem Additionsgrößenregister 26 und dem Wiederholungsregister 38 zugeführt worden waren, und daß (b) bei Fortsetzung der Betriebsweise des Systems nach Fig. 1 andere Additionsgrößen und Wiederholungszahlen an nachfolgenden Speicherplätzen nach Bedürfnis zugänglich gemacht worden sind. Mit anderen Worten ist bisher die Verwendung einer einzigen Tabelle von Additionsgrößen und Wiederholungszahlen beschrieben worden, die sich zur Steuerung der Zündvorverstellung allein als Funktion der Motordrehzahl eignen.

Es sei nun die Verwendung des vorbeschriebenen Systems erläutert, wo der Zündzeitpunkt durch andere Parameter und zusätzlich zur Motordrehzahl geregelt wird. Aus Veranschaulichungsgründen sei hier der Einlaßkrümmerdruck gewählt. In Fig. 1 ist ein Unterdruckgeber57gezeigt (der mit dem Einlaßkrümmer gekoppelt ist), ferner ein Analog/Digital-Wandler 62 und ein Jam-Adressen-Multiplexer 65. Es sei nun die Verwendung und Beziehung dieser Komponenten hinsichtlich der bisher beschriebenen Komponenten erläutert.

Unter den nun betrachteten Umständen wird zur Rücksetzzeit dem Adressenzähler 42 die erste Adresse einer Tabelle im Speicher 38 zugeführt, die einem Kennwert der die Zündvorverstellung über der Motordrehzahl darstellenden Kennlinie entspricht, der für den im Einlaßkrümmer herrschenden Unterdruck, wie er vom Unterdruckgebe** 57 abgefühlt ist, geeignet ist. Die Spannung vom Geber 57 wird in einem Analog/Digital-Wandler 62 in eine digitale Adresse überführt, welche durch den Multiplexer 65 und die Leitung 43 zu dem voreingestellten Speicheradressenzähler 42 gelangt. Die Adresse im Zähler 42 kann dann die erste Adresse einer von zwei oder mehreren Tabellen im Speicher 36 sein, welche der Charakteristik A in Fig. 2 entspricht, wobei die eine Tabelle 36 (in Abhängigkeit vom Unterdruck im Krümmer) der Kennlinie B entspricht. Hierbei ist zu bemerken, daß die Kennlinie B vom umkreisten Punkt C bis zum umkreisten Punkt 0 die gleiche wie die Kennlinie A ist.

Wenn die ursprüngliche Adresse im Zähler 42 die erste Adresse der Kennlinie B ist, dann verursacht der Inhalt der folgenden Speicherplätze einen Betrieb des Systems entsprechend der oben erläuterten Bewegung nach links vom umkreisten Punkt 4 längs der Linie B in Fig. 2 und einer Bewegung nach oben und nach rechts vom umkreisten Punkt 5 entlang der Linie B in Fig. 3. Wird die Bewegung fortgesetzt, bis der umkreiste Punkt C erreicht ist, dann ist der Inhalt des zuletzt zugänglich gemachten Speicherplatzes ein Sprungbefehl, und die Adresse eines Speicherplatzes in der Tabelle definiert die Kennlinie A (und nicht, wie vorstehend beschrieben, lediglich der nächstfolgende Satz von Zusatzgrößen und Wiederholungszahlen in der Kennlinien-Tabelle B).

Der Sprungbefehl wird durch einen Sprungdecoder 74 erkannt, dessen daraufhin erzeugtes Ausgangssignal über ein ODER-Tor 75 dem Speicheradressenzähler 42 zugeführt wird. Demgemäß wandert eine neue Adresse (vom zugänglich gemachten Speicherplatz im Speicher 36) über die Leitung 76 und durch den Multiplexer 65 und gelangt als sogenannte Jam-Eingabe in den Speicheradressenzähler 42. Das System folgt dann der Kennlinie A vom umkreisten Punkt C zum umkreisten Punkt 1. Die beschriebene Konstruktion und Arbeitsweise unter Verwendung eines Sprungbefehls erlaubt eine Einsparung von Speicherfläche, die andernfalls benötigt würde, um gemeinsame Teile der beiden Kennlinien doppelt zu speichern (nämlich die zusammenfallenden Teile, die zwischen den umkreisten ■Punkten C und 1 in Fig. 2 liegen).

Eine zweite Möglichkeit Speicherplatz einzusparen besteht darin, daß System zu veranlassen, auf einen anderen Speicherplatz in derselben Tabelle zu springen. Der Rücksprung kann zum nächsten vorangehenden Speicherplatz erfolgen, so daß das System Schleifen durchläuft und wiederholtermaßen dieselbe Additionsgröße und die entsprechende Wiederholungsgröße zugänglich macht. Auf diese Weise kann man dem letzten geradlinigen Teil (am unteren Drehzahlende) einer Kennlinie gemäß Fig. 3 folgen, ohne daß alle Speicherplätze verwendet würden, die andernfalls notwendig wären.

Ein dritter Weg zur Einsparung von Speicherplatz besteht in der Einfügung eines Sprungbefehls an einem Speicherplatz entsprechend dem umkreisten Punkt 1 in den Fig. 2 und 3 zusammen mit der Adresse eines Speicherplatzes, in welchem Additionsgrößen gleich 0 gespeichert sind. Wenn dieser Speicherplatz erreicht wird, dann veranlassen die Additions/Akkumlatoreinheit 24 und die Vergleichsschaltung 48 kein Zündvorverstellungs-Ausgangssignal, und -demgemäß wird ein Zündfunkenbeginnsignal über die Leitung 97 zum Zündimpulsgenerator geliefert.

Leerseite

Claims

Pa. te. nt, ans. ρ rü.ch e

\.y Anordnung zur Erzeugung eines Ausgangs impulses zu einem Zeitpunkt, der von dem Zeitintervall zwischen zwei Eingangsimpulsen abhängt, gekennzeichnet durch eine Taktimpulsquelle (10), einen Zähler (14) der so geschaltet ist, daß er die Anzahl von Taktimpulsen zählt, welche im Zeitraum zwischen den beiden Eingangsimpulsen auftreten, durch eine Quelle (26) einer Additionsgröße, durch eine Additions/Akkumulatoreinheit (24)
zur wiederholten Addition und Akkumulierung der Summen der Additionsgrößen, und durch eine Vergleichsschaltung (22), welcher der Zählwert vom Zähler
und die Summen von der Additions/Akkumulatoreinheit zugeführt werden und
welche den Ausgangsimpuls dann erzeugt, wenn die von der Additions/Akkumulatoreinheit gelieferte Summe gleich oder größer als die gezählte Anzahl von Taktimpulsen ist.
2.) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler und die Additions/Akkumulatoreinheit durch jeden der Eingangsimpulse zurückgesetzt werden.
3.) Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Quelle der Additionsgröße einen Speicher (36) enthält, in jedem von dessen Speicherplätze eine der Additionsgrößen und eine entsprechende Wiederholungszahl gespeichert ist, und daß eine Einrichtung (38, 44, 42, 49) vorgesehen ist, welche nach Zuführung eines Zählwertes vom Zähler zu der Vergleichsschaltung einen Speicherplatz im Speicher zugänglich macht und die Additions/Akkumulatoreinheit veranlaßt, eine aus dem Speicher ausgelesene Größe um eine durch eine entsprechende Wiederholungszahl bestimmte Anzahl von Malen zu addieren, und daß die in den Speicherplätzen gespeicherten Größen und Wiederholungszahlen so gewählt sind, daß der Ausgangsimpuls zu einem Zeitpunkt auftritt, der vom Abstand der Eingangsimpulse abhängt.
4.) Anordnung nach Anspruch 3, insbesondere zur Bestimmung des Zündzeitpunktes in Abhängigkeit von der Drehzahl eines Motors, in welcher die Eingangsimpulse zwei beliebige benachbarte Impulse sind, die von einer Motordrehzahl-Bezugsimpulsquelle geliefert werden, und wobei der Zeitraum zwischen zwei Impulsen der Motordrehzahl entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler unter Steuerung durch die Taktimpulse, welche im Zeitraum zwischen zwei beliebigen Motordrehzahl-Bezugsimpulsen auftreten, eine Motorbezugsperiodenzahl liefert, welche den Zeitraum zwischen Zündungen darstellt, und daß die Additionsgrößen und die Wiederholungszahlen solche Werte haben, daß der Inhalt der Additions/ Akkumulatoreinheit einen Wert erreicht, welcher demjenigen Wert entspricht, der im Zähler zu einem Zeitpunkt erreicht ist, bei dem die bei der Motordrehzahl gewünschte Zündvorverstellung auftritt.
5.) Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Periode der Motordrehzahl-Bezugsimpulse der Periode zwischen Zündungen in Zylindern des Motors entspricht.
6.) Anordnung nach einem der Ansprüche 3, 4 und 5, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et, daß der Speicher ein ROM-Speicher ist,
7.) Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Additions/Akkumulatoreinheit zu einer Zeit arbeitet, welche dem Zeitraum folgt, wo der Zähler die Taktimpulse zwischen zwei Motordrehzahl-Bezugsimpulsen zählt.
8.) Anordnung nach Anspruch 4,· dadurch gekennzeichnet, daß die die Taktimpulse an den Zähler liefernde Taktimpulsquelle auch andere Impulse mit einer Bruchteilsfrequenz (Untervielfaches) der Taktimpulse für den Betrieb der Additions/Akkumulatoreinheit liefert.
9.) Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Additionsgrößen Werte haben, die vergleichbar dem Frequenzverhältnis zwischen den Taktimpulsen und den anderen Impulsen sind.
10.) Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher einen Speicheradressenzähler (42) enthält und daß die Additionsgrößen und Wiederholungszahlen, die an entsprechenden Speicherplätzen des Speichers gespeichert sind, zumindest zwei Tabellen umfassen, und daß weiterhin eine Einrichtung (57, 62, 65) vorgesehen ist, welche unter Steuerung durch einen abgefühlten Zustand eine erste Adresse einer geeigneten der Tabellen in den Speicheradressenzähler in einer Jam-Eingabe eingibt, so daß die Additions/Akkumulatoreinheit die Additionsgrößen um eine Anzahl von Malen addiert, welche durch die entsprechenden aus der Tabelle bestimmten Wiederholungszahlen bestimmt sind.
11.) Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einen abgefühlten Zustand ansprechende Einrichtung einen Unterdruckgeber für den Einlaßkrümmer enthält.
12.) Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Speicherplätze einen Sprungcode und eine zugehörige Adresse eines Speicherplatzes enthält, und daß die Anordnung einen Sprungdecoder (74) enthält, der aufgrund des Sprungcodes die Jam-Eingabe der zugehörigen Adresse in den Speicheradressenzähler veranlaßt.
13.) Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherplatz in denjenigen Speicherplätzen enthalten ist, welche eine der Tabellen speichern, und daß die zugehörige Adresse einen Speicherplatz zugänglich macht, welcher in einer anderen der Tabellen enthalten ist.
14.) Anordnung nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsimpuls von der Vergleichsschaltung zeitlich gegenüber einem der Eingangsimpulse vorverschoben wird und daß eine weitere Einrichtung (80) vorgesehen ist, welche unter Steuerung durch den einen Eingangsimpuls und bei Fehlen eines Ausgangsimpulses von der Vergleichsschaltung einen nicht vorverschobenen Ausgangsimpuls (auf der Leitung 98) liefert.